特開 2024-43062 吸着ノズルおよび部品装着機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024043062

(43)【公開日】2024-03-29

(54)【発明の名称】吸着ノズルおよび部品装着機

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20240322BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 M

H05K13/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022148045

(22)【出願日】2022-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井村 仁哉

【テーマコード（参考）】

3C707

5E353

【Ｆターム（参考）】

3C707AS08

3C707BS02

3C707CT03

3C707CY18

3C707DS01

3C707FS01

3C707FT06

3C707FT11

3C707FU02

3C707HS27

3C707KS03

3C707KT02

3C707KT05

3C707KT06

3C707NS12

5E353EE02

5E353GG01

5E353HH11

5E353HH51

5E353JJ25

5E353JJ48

5E353KK02

5E353KK03

5E353QQ01

5E353QQ11

(57)【要約】

【課題】被吸着面に凹凸形状をもつ部品を確実に、かつ安定して吸着することができる吸着ノズルを提供する。
【解決手段】負圧エアを供給されて部品を吸着する吸着ノズルであって、筒状に形成された少なくとも１つのノズル先端部と、ノズル先端部の外周に着脱可能に設けられ、ノズル先端部の開口部よりもノズル先端部の延伸方向に延在し、その先端面が部品の被吸着面に押し当てられたときに被吸着面の凹凸形状に倣うように弾性変形する弾性筒部材と、被吸着面に先端面が押し当てられて弾性筒部材が弾性変形した際に被吸着面に当接する当接面を有し、当接面がノズル先端部の延伸方向における先端面と開口部との間または開口部と同じ位置に配置される少なくとも１つの当接部材と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負圧エアを供給されて部品を吸着する吸着ノズルであって、
筒状に形成された少なくとも１つのノズル先端部と、
前記ノズル先端部の外周に着脱可能に設けられ、前記ノズル先端部の前記開口部よりも前記ノズル先端部の延伸方向に延在し、その先端面が前記部品の被吸着面に押し当てられたときに前記被吸着面の凹凸形状に倣うように弾性変形する弾性筒部材と、
前記被吸着面に前記先端面が押し当てられて前記弾性筒部材が弾性変形した際に前記被吸着面に当接する当接面を有し、前記当接面が前記ノズル先端部の延伸方向における前記先端面と前記開口部との間または前記開口部と同じ位置に配置される少なくとも１つの当接部材と、
を備える吸着ノズル。

【請求項2】

前記弾性筒部材は、前記ノズル先端部の外周に密着して設けられ、前記先端面が前記被吸着面の凹凸形状に倣うように弾性変形したときに内部を気密状態とする、請求項１に記載の吸着ノズル。

【請求項3】

前記ノズル先端部の延伸方向に直交する平面内において、１つのみ備えられた前記ノズル先端部の前記開口部の内部、もしくは複数備えられたすべての前記ノズル先端部の前記開口部を内包して形成される周囲長最小の領域の内部に、吸着対象となる前記部品の重心が位置する、請求項１に記載の吸着ノズル。

【請求項4】

前記ノズル先端部の延伸方向に直交する平面内において、１つのみ備えられた前記ノズル先端部の前記開口部もしくは複数備えられたすべての前記ノズル先端部の前記開口部を内包して形成される周囲長最小の領域の重心位置が、１つのみ備えられた前記当接面の内部もしくは複数備えられたすべての前記当接面を内包して形成される周囲長最小の領域の内部に含まれる、請求項１に記載の吸着ノズル。

【請求項5】

前記ノズル先端部および前記当接部材を一体的に下側に有し、部品装着機に昇降可能に設けられたノズル保持部に取り付けられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着ノズル。

【請求項6】

前記ノズル先端部の延伸方向における前記当接面と、前記先端面との距離を表す第一寸法は、前記先端面が前記凹凸形状に倣うように弾性変形することができ、かつ前記弾性筒部材が弾性変形する際に過大な反力を発生しない範囲内に設定される、請求項１～４のいずれか一項に記載された吸着ノズル。

【請求項7】

前記ノズル先端部の延伸方向における前記先端面と、前記開口部との距離を表す第二寸法は、前記先端面が前記凹凸形状に倣うように弾性変形することができ、かつ前記弾性筒部材に座屈現象が発生しない範囲内に設定される、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着ノズル。

【請求項8】

前記ノズル先端部と前記当接部材が別体である、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着ノズル。

【請求項9】

前記ノズル先端部が前記当接部材を兼ねる、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着ノズル。

【請求項10】

請求項１～４のいずれか一項に記載された吸着ノズルと、
前記部品を供給する部品供給装置と、
を具備する部品装着機。

【請求項11】

前記ノズル先端部の延伸方向が下向きとなる姿勢で前記吸着ノズルを下方に保持するノズル保持部と、
前記ノズル保持部を昇降駆動する昇降駆動部と、
前記吸着ノズルまたは前記ノズル保持部に設けられ、上下方向に伸縮する寸法に応じて前記ノズル保持部に対する前記吸着ノズルの相対高さを変更可能であり、前記昇降駆動部に下降駆動されて前記ノズル保持部が下降を開始する時点で所定の伸長寸法となり、前記当接面が前記被吸着面に当接する時点で所定の短縮寸法と前記伸長寸法との間の途中寸法となる弾性体と、
を具備する、請求項１０に記載の部品装着機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、基板に装着する部品の吸着処理および装着処理を行う吸着ノズル、およびこの吸着ノズルを含んで構成される部品装着機に関する。

【背景技術】

【0002】

回路パターンが形成された基板に対基板作業を実施して、基板製品を量産する技術が普及している。対基板作業を実施する対基板作業機の代表例として、部品の装着作業を実施する部品装着機がある。多くの部品装着機は、負圧エアの供給により部品の吸着処理および装着処理を行う吸着ノズル、および吸着ノズルを保持して水平二方向に移動する装着ヘッドを備える。ここで、吸着対象となる様々な部品には、被吸着面に凹凸形状をもつ部品が含まれる。

【0003】

例えば、スマートフォンなどに用いられる基板製品では、表面および裏面に多数の半球形状のバンプ（凸形状）を有するインターポーザ部品（インターポーザ基板と呼ばれることもある）が多用される。先端面が平坦な普通の吸着ノズルを用いてインターポーザ部品の吸着処理を行うと、バンプの間（凹形状）から負圧エアのリークが発生して吸着状態が不安定化する。このため、負圧が低下しにくい特殊な装着ヘッドが用いられるが、特殊な装着ヘッドは高価である。この種の吸着ノズルに関連する技術例が、特許文献１に開示されている。

【0004】

特許文献１には、下端部の吸着パッドの開口部外周縁を部品に密着させつつ供給される負圧エアにより部品を吸着するパッド付吸着ノズルと、吸着パッドよりも下向きに突出して部品に当接することにより部品を一定の吸着姿勢に保持する突出部を含んでなる吸着ガイドと、を備える部品装着機が開示されている。これによれば、上面（被吸着面）に微細な起伏を有する部品を確実、かつ安定して吸着することができる、とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２－１７８２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１の構成では、吸着パッドの吸盤状の開口部の外周縁が撓んで部品に密着するので、部品の被吸着面が粗くて微細な起伏を有していても確実な吸着処理が可能となる。しかしながら、吸着パッドは、開口部の外周縁が部品に線接触するものであるので、微細な起伏に密着することができても、インターポーザ部品のバンプに代表される微細でない凹凸形状に密着することができない。仮に、特許文献１の構成を用いてインターポーザ部品の吸着処理を試行すると、負圧エアのリークが顕著となるため、インターポーザ部品を吸着することが難しく、または吸着できても吸着状態が不安定化する。

【0007】

それゆえ、本明細書では、被吸着面に凹凸形状をもつ部品を確実に、かつ安定して吸着することができる吸着ノズルを提供することを解決すべき課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書は、負圧を供給されて部品を吸着する吸着ノズルであって、筒状に形成された少なくとも１つのノズル先端部と、前記ノズル先端部の外周に着脱可能に設けられ、前記ノズル先端部の開口部よりも前記ノズル先端部の延伸方向に延在し、その先端面が前記部品の被吸着面に押し当てられたときに前記被吸着面の凹凸形状に倣うように弾性変形する弾性筒部材と、前記被吸着面に前記先端面が押し当てられて前記弾性筒部材が弾性変形した際に前記被吸着面に当接する当接面を有し、前記当接面が前記ノズル先端部の延伸方向における前記先端面と前記開口部との間または前記開口部と同じ位置に配置される少なくとも１つの当接部材と、を備える吸着ノズルを開示する。

【0009】

また、本明細書は、前記した吸着ノズルと、前記部品を供給する部品供給装置と、を具備する部品装着機を開示する。

【0010】

なお、本明細書では、出願当初の請求項３において「請求項１に記載の吸着ノズル」を「請求項１または２に記載の吸着ノズル」に変更した技術的思想、出願当初の請求項４において「請求項１に記載の吸着ノズル」を「請求項１～３のいずれか一項に記載の吸着ノズル」に変更した技術的思想、出願当初の請求項６において「請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着ノズル」を「請求項１～５のいずれか一項に記載の吸着ノズル」に変更した技術的思想、出願当初の請求項７において「請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着ノズル」を「請求項１～６のいずれか一項に記載の吸着ノズル」に変更した技術的思想、出願当初の請求項８において「請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着ノズル」を「請求項１～７のいずれか一項に記載の吸着ノズル」に変更した技術的思想、および出願当初の請求項９において「請求項１～４のいずれか一項に記載の吸着ノズル」を「請求項１～７のいずれか一項に記載の吸着ノズル」に変更した技術的思想を開示している。

【0011】

さらに、本明細書では、出願当初の請求項１０において「請求項１～４のいずれか一項に記載された吸着ノズル」を「請求項１～９のいずれか一項に記載された吸着ノズル」に変更した部品装着機の技術的思想を開示している。

【発明の効果】

【0012】

本明細書で開示する吸着ノズルおよび部品装着機において、ノズル先端部の外周に設けられた弾性筒部材は、その先端面が部品の被吸着面に押し当てられたときに被吸着面の凹凸形状に倣うように弾性変形して密着し、負圧エアのリークを抑制する。これにより、吸着ノズルは、被吸着面に凹凸形状をもつ部品を確実に、かつ安定して吸着することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態の吸着ノズルを含んで構成される部品装着機の全体構成を示す平面図である。

【図2】被吸着面に凹凸形状をもつ部品の一例であるインターポーザ部品の正面図である。

【図3】吸着ノズルを斜め下方から見た斜視図である。

【図4】吸着ノズルの一部を拡大した正面部分断面図である。

【図5】ノズル先端部を実線で示し弾性筒部材を破線で示した斜視透視図である。

【図6】吸着処理時における吸着ノズルとインターポーザ部品との位置関係を示す平面図である。

【図7】吸着ノズルが装着ヘッドの下側のノズル保持部に保持された状態を示す正面部分断面図である。

【図8】吸着ノズルがインターポーザ部品を吸着した状態を示す正面部分断面図である。

【図9】図８の部分拡大図である。

【図10】第１実施形態の第１応用例において、１組のノズル先端部および弾性筒部材ならびに１つの当接面を備える吸着ノズルと、異形部品との吸着処理時の位置関係を模式的に示す平面図である。

【図11】第１実施形態の第２応用例において、２組のノズル先端部および弾性筒部材ならびに２つの当接面を備える吸着ノズルと、異形部品との吸着処理時の位置関係を模式的に示す平面図である。

【図12】第２実施形態の吸着ノズルを斜め下方から見た斜視図である。

【図13】第２実施形態の吸着ノズルがインターポーザ部品を吸着した状態を示す正面部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

１．部品装着機１の全体構成
まず、第１実施形態の吸着ノズル５を含んで構成される部品装着機１の全体構成について、図１を参考にして説明する。部品装着機１は、基板Ｋに部品を装着する装着作業を実施する。図１の紙面左側から右側に向かう水平方向が基板Ｋを搬送するＸ軸方向、紙面下側（前側）から紙面上側（後側）に向かう水平方向がＹ軸方向、鉛直方向がＺ軸方向となる。部品装着機１は、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、基台１０、および図略の制御装置などを具備する。

【0015】

基板搬送装置２は、一対のガイドレール２１、図略の一対の搬送ベルト、およびクランプ機構２２などで構成される。一対のガイドレール２１は、基台１０の上面のやや後方寄りを横断してＸ軸方向に延在し、互いに平行して基台１０に組み付けられる。一対の搬送ベルトは、基板Ｋの平行する二辺が戴置された状態でガイドレール２１に沿って輪転し、基板Ｋを基台１０の中央付近の作業実施位置に搬入する。クランプ機構２２は、搬入された基板Ｋを押し上げ、ガイドレール２１との間にクランプして位置決めする。部品移載装置４による部品の装着作業が終了した後、クランプ機構２２は基板Ｋを解放し、搬送ベルトは基板Ｋを機外に搬出する。

【0016】

部品供給装置３は、基板Ｋに装着される部品を供給する。部品供給装置３は、複数のテープフィーダ３１およびトレイ式フィーダ３５を有する。複数のテープフィーダ３１の各々は、スロット３２にセットされる。テープフィーダ３１は、多数の小型部品が収納されたキャリアテープをピッチ送りして、小型部品を採取可能に供給する。トレイ式フィーダ３５は、テープフィーダ３１のＸ軸方向に並んで配置される。トレイ式フィーダ３５は、大型部品が載置されたトレイ３６を収納マガジン３７からテーブル３８上に引き出して、大型部品を採取可能に供給する。トレイ式フィーダ３５は、大型部品の一例であるインターポーザ部品ＰＩを供給する。

【0017】

部品移載装置４は、一対のガイドレール４０、Ｙ軸移動体４１、Ｘ軸移動体４２、装着ヘッド４３、吸着ノズル５、基板認識用カメラ４６、および部品認識用カメラ４７などで構成される。一対のガイドレール４０は、基台１０の左縁および右縁に配置され、互いに離隔しつつ平行して、Ｙ軸方向に延在する。Ｙ軸移動体４１は、Ｘ軸方向に長い部材で形成され、一対のガイドレール４０に装架される。Ｙ軸移動体４１は、図略のＹ方向駆動機構に駆動されてＹ軸方向に移動する。Ｘ軸移動体４２は、Ｙ軸移動体４１に装架され、図略のＸ方向駆動機構に駆動されてＸ軸方向に移動する。

【0018】

装着ヘッド４３は、Ｘ軸移動体４２の前面に設けられ、基板搬送装置２および部品供給装置３よりも上方に配置される。装着ヘッド４３は、Ｘ軸移動体４２と共に水平二方向に移動する。装着ヘッド４３の下側に、吸着ノズル５が交換可能に設けられる。吸着ノズル５は、トレイ式フィーダ３５からインターポーザ部品ＰＩを吸着する吸着処理、およびインターポーザ部品ＰＩを搬送して基板Ｋの所定の装着位置に装着する装着処理を行う。基板Ｋの種類が変更されてインターポーザ部品ＰＩの吸着処理および装着処理が不要になると、吸着ノズル５は、図略のノズルツールに交換される。ノズルツールは、複数の小型吸着ノズルを有して、テープフィーダ３１から供給される小型部品の吸着処理および装着処理を行う。

【0019】

基板認識用カメラ４６は、装着ヘッド４３と並んでＸ軸移動体４２に設けられる。基板認識用カメラ４６は、光軸が下向きとなるように配設され、基板Ｋに付設された位置基準マークを上方から撮像する。取得された画像データは画像処理され、基板Ｋの作業実施位置が正確に求められる。さらに、インターポーザ部品ＰＩを装着する基板Ｋ上の装着位置が較正される。基板認識用カメラ４６として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置を例示できる。

【0020】

部品認識用カメラ４７は、基板搬送装置２と部品供給装置３の間の基台１０上に設けられる。部品認識用カメラ４７は、光軸が上向きとなるように配置される。部品認識用カメラ４７は、装着ヘッド４３が部品供給装置３から基板Ｋに移動する途中で、吸着ノズル５に保持されたインターポーザ部品ＰＩや複数の小型吸着ノズルに保持された小型部品を下方から撮像して認識する。これにより、インターポーザ部品ＰＩおよび小型部品の種類の正誤が判定されるとともに、部品の吸着姿勢が検出されて装着処理に反映される。部品認識用カメラ４７として、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置を例示できる。

【0021】

図略の制御装置は、基台１０に組み付けられており、その配設位置は特に限定されない。制御装置は、ＣＰＵを有してソフトウェアで動作するコンピュータ装置により構成される。なお、制御装置は、複数のＣＰＵが機内に分散配置され、かつ通信接続されて構成されてもよい。制御装置は、基板Ｋの種類ごとに作成された装着作業データに基づいて、基板搬送装置２、部品供給装置３、および部品移載装置４を制御し、各種部品の吸着処理および装着処理を進める。装着作業データは、装着作業の詳細な手順や実施方法などを記述したデータである。

【0022】

２．第１実施形態の吸着ノズル５の構成
次に、第１実施形態の吸着ノズル５の構成について、図２～図７を参考にして説明する。吸着ノズル５は、被吸着面に凹凸形状をもつ部品を吸着対象とする。図２に示されるインターポーザ部品ＰＩは、被吸着面に凹凸形状をもつ部品の一例であり、以下に説明する。スマートフォンなどの携帯電話や類似の携帯情報機器に用いられる基板製品では、平行して接近配置された２枚の基板Ｋの間をインターポーザ部品ＰＩ（インターポーザ基板と呼ばれることもある）で接続する構造が多用される。インターポーザ部品ＰＩは、小さな基板に相当する長方形の薄板形状を有して、一般的な角型電子部品よりも大型である。かつ、インターポーザ部品ＰＩは、表裏を貫く多数の導体をもつ。導体の各々の端部には、半球形状のバンプＢＰが形成される。バンプＢＰは、被吸着面ＳＰの凸形状に相当し、隣り合うバンプＢＰの間の平面は、被吸着面ＳＰの凹形状に相当する。バンプＢＰの最大高さＨｍは、被吸着面ＳＰの凹凸形状の最大高さＨｍに相当する。

【0023】

図３に示されるように、吸着ノズル５は、ノズル本体部５１、６組のノズル先端部６および弾性筒部材７、ならびに３つの当接部材（８１、８３、８５）などで構成される。ノズル本体部５１は、金属製であり、装着ヘッド４３に保持された使用状態においてＺ軸方向の上側から順番に取り付けフランジ部５２、軸部５３、および取り付け座部５４が一体的に連なって形成される。取り付けフランジ部５２は、水平方向に広がる円環形の板状に形成されており、装着ヘッド４３に保持される部位である。軸部５３は、取り付けフランジ部５２よりも小径の円筒状に形成される。

【0024】

取り付け座部５４は、平面視でＸ軸方向に長い概ね十字形状を有する。取り付け座部５４は、その下面の中央から下向きに突出する比較的大きな円形の嵌合座５５を有する。さらに、取り付け座部５４は、その下面のＸ軸方向の一端付近から下向きに突出する比較的小さな円形の嵌合座５６、およびＸ軸方向の他端付近から下向きに突出する比較的小さな円形の嵌合座５７を有する。

【0025】

図７に示されるように、ノズル本体部５１の内部に本体流路５９が設けられる。本体流路５９の上流端は、取り付けフランジ部５２の中央で上方に向かって開口し、装着ヘッド４３のノズル保持部４８に設けられたエア流路４Ｆ（後述）に連通される。本体流路５９の下流側は、取り付け座部５４の内部で分岐されて６つのノズル先端部６に連通されている。本体流路５９は、吸着処理時にエア流路４Ｆから供給される負圧エアを６つのノズル先端部６まで供給する。さらに、本体流路５９は、装着処理時にエア流路４Ｆから供給される正圧エアを６つのノズル先端部６まで供給する。

【0026】

３つの当接部材（８１、８３、８５）は、取り付け座部５４の下側に配置される。第一の当接部材８１は、平面視で概ね長方形状に形成され、長方形の４つの頂点位置にそれぞれ当接面８９を有する。詳細には、当接部材８１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に広がりＺ軸方向に薄い概ね直方体形状の外形を有する。当接部材８１は、その中央に設けられた円形の嵌合穴８２が嵌合座５５に嵌合されて、取り付け座部５４の下面の中央に固定される。当接部材８１の四隅には、直方体形状の側面からＹ軸前方向またはＹ軸後方向に突出し、さらにＺ軸方向下向きに突出する部位が一体的に設けられている。この部位の先端面（下端面）は、正方形または長方形であり、インターポーザ部品ＰＩの被吸着面ＳＰ（バンプＢＰ）に当接する当接面８９となる。

【0027】

第二の当接部材８３は、第一の当接部材８１よりも小さな概ね直方体形状を有する。当接部材８３は、その中央に設けられた円形の嵌合穴８４が嵌合座５６に嵌合されて、取り付け座部５４の下面のＸ軸方向の一端付近に固定される。当接部材８３のＸ軸方向の外側端には、Ｚ軸方向下向きに突出する部位が一体的に設けられている。この部位の先端面は、長方形であり、被吸着面ＳＰに当接する当接面８９となる。つまり、当接部材８３は、１つの当接面８９を有する。

【0028】

第三の当接部材８５は、第一の当接部材８１よりも小さな概ね直方体形状を有する。当接部材８５は、そのＸ軸方向の内側寄りに設けられた円形の嵌合穴８６が嵌合座５７に嵌合されて、取り付け座部５４の下面のＸ軸方向の他端付近に固定される。当接部材８５のＸ軸方向の外側端には、Ｚ軸方向下向きに突出する部位が一体的に設けられている。この部位の先端面は、長方形であり、被吸着面ＳＰに当接する当接面８９となる。つまり、当接部材８５は、１つの当接面８９を有する。当接部材８５は、ノズル先端部６および弾性筒部材７を配置するスペースとして、直方体形状の一部分に半円柱状の切り欠き部８７を有する。なお、合計で６つある当接面８９の各々の形状は、前記した正方形や長方形に限定されず、円形などの他形状でもよい。また、当接部材（８１、８３、８５）もしくは当接面８９の材質は、弾性筒部材７よりも大きな剛性を有することが好ましい。当接部材（８１、８３、８５）もしくは当接面８９の材質として、例えばウレタンゴムを使用することができ、インターポーザ部品ＰＩに当接したときにバンプＢＰの損傷を防止することができる。

【0029】

６組のノズル先端部６および弾性筒部材７は、互いに同一形状であり、取り付け座部５４の下側に配置される。４組のノズル先端部６および弾性筒部材７は、第一の当接部材８１においてＸ軸方向に離隔して配置される２つの当接面８９の間の２箇所の位置に、それぞれ２組ずつＸ軸方向に並んで配置される。５組目のノズル先端部６および弾性筒部材７は、第二の当接部材８３の近傍に配置される。６組目のノズル先端部６および弾性筒部材７は、第三の当接部材８５の切り欠き部８７にその半分程度が入るように配置される。

【0030】

ノズル先端部６および弾性筒部材７は、それぞれ回転対称形状を有する。吸着ノズル５が装着ヘッド４３に保持された使用状態において、ノズル先端部６の延伸方向は、Ｚ軸方向（鉛直方向）下向きに一致する。ノズル先端部６は、セラミクス製または金属製である。図４および図５に示されるように、ノズル先端部６は、延伸方向の上側から順番に大径軸部６１、フランジ部６２、小径軸部６３、および錘状部６４が一体的に連なって形成される。

【0031】

大径軸部６１は、円筒状の部位である。大径軸部６１は、取り付け座部５４に嵌め込まれて固定され、気密状態を確保する。フランジ部６２は、大径軸部６１よりも径方向外側に水平方向に拡がる円環形の板状の部位である。小径軸部６３は、大径軸部６１よりも小径の円筒状の部位である。錘状部６４は、外周側が円錐面で、内周側が円筒面の部位である。錘状部６４の上部は、その外径が小径軸部６３よりも大きく、小径軸部６３よりも径方向外側に突出している。錘状部６４の下部は、その外径が小径軸部６３よりも小さめである。

【0032】

大径軸部６１、フランジ部６２、小径軸部６３、および錘状部６４の中心を延伸方向に貫くように内部流路６５が設けられる。内部流路６５の上端は、取り付け座部５４（ノズル本体部５１）の本体流路５９に連通されている。内部流路６５の下端は、錘状部６４の下端で開口する開口部６６となっている。６つのノズル先端部６の各々の開口部６６は、本体流路５９から同時に負圧エアが供給される。

【0033】

弾性筒部材７は、弾性材料を用いて肉厚の円筒形状に形成されている。弾性材料として、クロロプレンゴムを始めとする合成ゴムを例示することができ、これに限定されない。弾性筒部材７の内径は、ノズル先端部６の小径軸部６３の外径よりも小さめである。弾性筒部材７は、ノズル先端部６の錘状部６４からフランジ部６２に向かって挿入され、小径軸部６３および錘状部６４の外周に密着しつつ着脱可能に取り付けられる。このとき、弾性筒部材７は、小径軸部６３によってわずかに押し拡げられ、錘状部６４によって大きく押し拡げられるように弾性変形するので、延伸方向の移動が防止される。かつ、弾性筒部材７は、錘状部６４に密着した箇所で気密性を確保する。弾性筒部材７は、ノズル先端部６の開口部６６よりもノズル先端部６の延伸方向に延在する。つまり、弾性筒部材７の延伸方向の下側の先端面７１は、開口部６６よりも下方に位置する。

【0034】

弾性筒部材７は、延伸方向の長さに個体差をもつ。さらに、弾性筒部材７は、繰り返して弾性変形することにより疲労（へたり）が生じ、永久変形して延伸方向の長さが変化し得る。このため、弾性筒部材７の先端面７１の位置を調整する位置調整部７３が設けられる。図４に示されるように、位置調整部７３は、弾性筒部材７の後端面７２と、ノズル先端部６のフランジ部６２との間に配置される。位置調整部７３は、複数のシム材７４およびＯリング７５で構成される。

【0035】

シム材７４は、所定厚さ（例えば０．１ｍｍ）を有する円環形の薄板状の部材である。シム材７４は、延伸方向に重ねて使用する使用枚数が調整されて、後端面７２とフランジ部６２との間に挿入される。具体的には、製造時の６つの弾性筒部材７の個体差に応じて、シム材７４の使用枚数が調整される。さらに、吸着ノズル５の繰り返し使用による弾性筒部材７の永久変形に応じて、シム材７４の使用枚数が調整される。Ｏリング７５は、シム材７４の内周と小径軸部６３との間に配置され、シム材７４の挿入状態を安定化する。位置調整部７３は、上記の構成を備えることにより、開口部６６に対する先端面７１の延伸方向の相対位置を一定に調整することができる。

【0036】

図４に示されるように、当接部材（８１、８３、８５）の当接面８９は、弾性筒部材７の先端面７１よりも高く配置される。さらに、ノズル先端部６の開口部６６は、当接面８９よりも高く配置される。先端面７１と当接面８９との距離を表す第一寸法をＬ１とし、先端面７１と開口部６６との距離を表す第二寸法をＬ２とする。吸着ノズル５がインターポーザ部品ＰＩに向けて下降駆動されると、弾性筒部材７は、その先端面７１がインターポーザ部品ＰＩの被吸着面ＳＰに押し当てられ、バンプＢＰの凸形状に倣うように弾性変形する。弾性筒部材７は、当接面８９が被吸着面ＳＰに当接するまで主に圧縮変形する。

【0037】

第一寸法Ｌ１は、先端面７１がバンプＢＰの凸形状に倣うように弾性筒部材７が弾性変形することができ、かつ弾性筒部材７が弾性変形する際に過大な反力を発生しない範囲内に設定される。具体的には、第一寸法Ｌ１は、バンプＢＰの最大高さＨｍ（凹凸形状の最大高さＨｍ）の３～５倍程度に設定される。弾性筒部材７は、先端面７１に近い表層部分だけが変形するのでなく、錘状部６４によって押し拡げられた付近までの部分が変形に関与するので、被吸着面ＳＰに対する密着性が高められる。仮に第一寸法Ｌ１が過小に設定されると、先端面７１がバンプＢＰに密着するように変形できず、隙間が生じて負圧エアがリークしやすくなる。また、第一寸法Ｌ１が過大に設定されると、弾性筒部材７の圧縮変形量が過大になって上向きの過大な反力が発生するので、吸着ノズル５を下降駆動するために過大な駆動力が必要となる。

【0038】

また、第二寸法Ｌ２は、先端面７１がバンプＢＰの凸形状に倣うように弾性変形することができ、かつ弾性筒部材７に座屈現象が発生しない範囲内に設定される。仮に第二寸法Ｌ２が過小に設定されると、第一寸法Ｌ１が過小に設定された場合と同様、負圧エアがリークしやすくなる。また、第二寸法Ｌ２が過大に設定されると、弾性筒部材７が延伸方向以外に大きく変形したり破損したりする座屈現象のおそれが生じる。

【0039】

吸着ノズル５がインターポーザ部品ＰＩを吸着するとき、ノズル先端部６の延伸方向に直交する平面内において図６に示される位置関係となる。図６は、インターポーザ部品ＰＩと、ノズル先端部６、弾性筒部材７、および当接面８９との位置関係を平面視した図に相当する。図６において、６つのノズル先端部６の開口部６６のすべてを内包して形成される周囲長最小の領域ＡＮが破線で示されている。領域ＡＮは、概ね六角形であり、厳密には開口部６６の６つの円弧、および隣り合う開口部６６の相互間を結ぶ６本の線分で区画される。この領域ＡＮの内部に、吸着対象となるインターポーザ部品ＰＩの重心Ｇ１が位置する。さらに、領域ＡＮの重心位置Ｇ２は、６組のノズル先端部６および弾性筒部材７で発生する吸着力の総和が等価的に作用する吸着中心位置を表し、インターポーザ部品ＰＩの重心Ｇ１に一致し、または至近に位置する。これによれば、重心Ｇ１を囲むように配置される６組のノズル先端部６および弾性筒部材７で発生する吸着力は、共同して効果的にインターポーザ部品ＰＩの重心Ｇ１に作用する。

【0040】

また、６つの当接面８９のすべてを内包して形成される周囲長最小の領域ＡＴが一点鎖線で示されている。領域ＡＴは、６つの当接面８９の各々の辺、および隣り合う当接面８９の相互間を結ぶ６本の線分で区画された多角形領域である。この領域ＡＴの内部に、領域ＡＮの重心位置Ｇ２が含まれる。さらに、領域ＡＴの中央位置が、領域ＡＮの重心位置Ｇ２に一致し、または至近に位置する。これによれば、重心位置Ｇ２を囲むように配置される６つの当接面８９がインターポーザ部品ＰＩに当接するので、インターポーザ部品ＰＩが吸着されたときの高さ位置および水平姿勢が安定化される。

【0041】

吸着ノズル５は、図７に示されるように、装着ヘッド４３の下側に取り付けられる。装着ヘッド４３は、ノズル保持部４８および昇降駆動部４Ｈを有する。ノズル保持部４８は、保持筒４９、保持フランジ４Ｂ、および弾性体４Ｇなどで構成される。保持筒４９は、Ｚ軸方向に延びる円筒状に形成されている。保持筒４９は、装着ヘッド４３に昇降可能に支持される。保持筒４９のＺ軸方向の途中位置に、径方向内向きに突出する規制ピン４Ａが設けられる。

【0042】

保持フランジ４Ｂは、上側の円筒部４Ｃおよび下側のフランジ部４Ｄが一体的に連なって形成される。円筒部４Ｃは、Ｚ軸方向に延びる円筒状に形成されている。円筒部４Ｃは、保持筒４９の内周に嵌入しつつ、保持筒４９との間の気密状態を確保する。保持筒４９および保持フランジ４Ｂの中心をＺ軸方向に貫くようにエア流路４Ｆが設けられる。円筒部４Ｃの周方向の一箇所に、Ｚ軸方向に延びる長孔４Ｅが形成される。長孔４Ｅは、保持筒４９の規制ピン４Ａが係入している。長孔４Ｅは、図７に示されるストローク長Ｓの範囲内で規制ピン４Ａに対して相対的に昇降可能となっている。

【0043】

フランジ部４Ｄは、吸着ノズル５の取り付けフランジ部５２と同形同大の円環形状に形成される。フランジ部４Ｄおよび取り付けフランジ部５２は、互いに重ね合わされて着脱可能に結合される。これにより、吸着ノズル５がノズル保持部４８に保持される。このとき、エア流路４Ｆは、吸着ノズル５の本体流路５９に連通される。

【0044】

弾性体４Ｇは、吸着ノズル５や他種の吸着ノズルが下降して部品に当接する際のショックや荷重値を軽減する緩衝機能を発揮して、部品の破損を抑制するための部材である。弾性体４Ｇとして、例えばコイルばねを圧縮した状態で用いることができる。弾性体４Ｇは、円筒部４Ｃの外周に配置され、保持筒４９の下端面とフランジ部４Ｄとの間に挿入される。弾性体４Ｇは、保持筒４９に対して保持フランジ４Ｂ（吸着ノズル５）を下方に付勢する。弾性体４Ｇは、上下方向に伸縮することにより保持筒４９に対する吸着ノズル５の相対高さを変更することができる。

【0045】

図７において、規制ピン４Ａが長孔４Ｅの上部に位置し、弾性体４Ｇは所定の伸長寸法となっている。このとき、保持筒４９に対して吸着ノズル５が相対的に下降している。ここで、ノズル保持部４８および吸着ノズル５が下降する途中で、吸着ノズル５が部品や障害物に衝突した場合を想定する。この場合、吸着ノズル５から弾性体４Ｇに上向きの力が作用するので、弾性体４Ｇは、規制ピン４Ａが長孔４Ｅの下部に移動するまで縮み得る。換言すると、弾性体４Ｇは、ストローク長Ｓの分だけ短縮変形して所定の短縮寸法まで縮むことができる。このように、保持筒４９に対して吸着ノズル５が相対的に上昇することにより、緩衝機能が発揮される。

【0046】

装着ヘッド４３に固定された昇降駆動部４Ｈは、ノズル保持部４８の保持筒４９を昇降駆動する。これにより、下降駆動される吸着ノズル５は、インターポーザ部品ＰＩに向かって下降し、吸着処理を行う。昇降駆動部４Ｈとして、駆動量の調整を高精度かつ容易に行うことができるサーボモータやパルスモータを用いることができる。

【0047】

３．吸着ノズル５を用いたインターポーザ部品ＰＩの吸着処理動作
次に、部品装着機１が吸着ノズル５を用いてインターポーザ部品ＰＩの吸着処理を行う動作について、図８および図９を参考にして説明する。吸着処理の動作は、制御装置からの制御によって進められる。制御装置は、まず、装着ヘッド４３をトレイ式フィーダ３５の上方まで移動させ、吸着ノズル５をインターポーザ部品ＰＩの上方に位置させる。制御装置は、次に、昇降駆動部４Ｈを制御して、ノズル保持部４８および吸着ノズル５を下降させる。

【0048】

ノズル保持部４８が下降を開始する時点で、弾性体４Ｇは所定の伸長寸法となっている。ノズル保持部４８および吸着ノズル５が下降して、弾性筒部材７の先端面７１が被吸着面ＳＰに当接すると、それ以降は弾性筒部材７の弾性圧縮変形と弾性体４Ｇの短縮変形とが並行して進む。弾性筒部材７および弾性体４Ｇの変形の割合は、両者の弾性強度の大小に依存する。

【0049】

弾性筒部材７の側では、先端面７１が被吸着面ＳＰに当接すると、弾性筒部材７のバンプＢＰに倣う弾性変形が始まる。弾性筒部材７の弾性変形は、当接面８９が被吸着面ＳＰのバンプＢＰ（凸形状）に当接するまで継続される。つまり、弾性筒部材７は、第一寸法Ｌ１からバンプＢＰの最大高さＨｍを引き算した分だけ圧縮変形しながら、その先端面７１がバンプＢＰに倣って変形し、被吸着面ＳＰの凹凸形状に密着する。これにより、弾性筒部材７は、内部が気密状態となり、かつ内部がノズル先端部６の内部流路６５に連通された状態となる。

【0050】

制御装置は、弾性筒部材７の内部が気密状態となった以降、または気密状態となる以前から、エア流路４Ｆ、本体流路５９、内部流路６５、および開口部６６を経由して、弾性筒部材７の内部まで負圧エアを供給する。これにより、吸着ノズル５は、６つの弾性筒部材７の先端面７１の開口部でインターポーザ部品ＰＩを安定的に吸着することができる。さらに、吸着ノズル５は、６つの当接面８９でインターポーザ部品ＰＩを水平状態に安定して保つとともに、高さ位置を一定化する。これで、吸着ノズル５の吸着処理が終了する。

【0051】

一方、当接面８９が被吸着面ＳＰに当接する時点で、弾性体４Ｇは、短縮寸法と伸長寸法との間の途中寸法となる。このため、弾性体４Ｇは、未だ途中寸法から短縮寸法まで短縮変形する緩衝機能を有している。したがって、当接面８９が被吸着面ＳＰに当接した後、さらに保持筒４９（ノズル保持部４８）が下降駆動されても、弾性体４Ｇが短縮変形し、吸着ノズル５が保持筒４９に対して相対的に上昇する。これにより、弾性体４Ｇの緩衝機能が発揮され、インターポーザ部品ＰＩは、加えられる荷重が低減されて破損が抑制される。

【0052】

この後、制御装置は、昇降駆動部４Ｈを制御して、インターポーザ部品ＰＩを吸着した吸着ノズル５を上昇させる。さらに、制御装置は、吸着ノズル５を基板Ｋの上方まで移動させ、昇降駆動部４Ｈを制御して吸着ノズル５を下降させるとともに、正圧エアを供給する。これにより、吸着ノズル５は、インターポーザ部品ＰＩを基板Ｋに装着する。この装着処理時に、弾性体４Ｇの緩衝機能が再び発揮される。

【0053】

弾性体４Ｇは他種の吸着ノズルにも共通に適用されるものである。したがって、インターポーザ部品ＰＩを対象として弾性体４Ｇの緩衝機能が確実に発揮されるように、弾性体４Ｇの弾性強度に合わせて弾性筒部材７の弾性強度が設定される。つまり、弾性体４Ｇの弾性強度に適合するように、弾性筒部材７の材質が選定されて、弾性筒部材７の形状および寸法の設定が行われる。

【0054】

４．第１実施形態の応用例
吸着ノズル５が吸着対象とする部品は、インターポーザ部品ＰＩに限定されず、スイッチ部品やコネクタ部品などのように被吸着面に穴や凹凸形状をもつ異形部品ＰＪが含まれる。吸着対象とする異形部品ＰＪの大きさ、形状、および重量に応じて、吸着ノズル５のノズル先端部６、弾性筒部材７、および当接面８９の数量、寸法、および配置などを適正に変更することができる。

【0055】

例えば、図１０に示される第１応用例で、吸着ノズル５は、１組のノズル先端部６および弾性筒部材７、ならびに１つの当接面８Ａを備える。この態様では、ノズル先端部６の開口部６６の内部に異形部品ＰＪの重心Ｇ３が位置するように構成する。さらに、当接面８Ａを環形状やＣ字形状に形成し、ノズル先端部６の開口部６６が当接面８Ａの内部に含まれるように構成する。

【0056】

次に、図１１に示される第２応用例で、吸着ノズル５は、２組のノズル先端部６および弾性筒部材７、ならびに２つの当接面８Ｂを備える。この態様では、２つのノズル先端部６の開口部６６を内包して形成される周囲長最小の細帯形状の領域ＡＮ２（破線で表示）の内部に異形部品ＰＪの重心Ｇ３が位置するように構成する。領域ＡＮ２の重心位置Ｇ４は、前記したように吸着中心位置に相当するものであり、概ね異形部品ＰＪの重心Ｇ３に一致している。そして、領域ＡＮ２の重心位置Ｇ４が、２つの当接面８Ｂを内包して形成される周囲長最小の長方形状の領域ＡＴ２（一点鎖線で表示）の内部に含まれるように構成する。なお、吸着ノズル５は、２つの当接面８Ｂに代えて、太線の破線の位置に配置される２つの当接面８Ｃを備えてもよい。

【0057】

また、吸着ノズル５は、１組のノズル先端部６および弾性筒部材７、ならびに複数の当接面８９を備えてもよい。この態様では、ノズル先端部６の開口部６６の内部に異形部品ＰＪの重心Ｇ３が位置するように構成する。さらに、ノズル先端部６の開口部６６が、複数備えられたすべての当接面８９を内包して形成される周囲長最小の領域の内部に含まれるように構成する。

【0058】

また、吸着ノズル５は、複数組のノズル先端部６および弾性筒部材７、ならびに１つの当接面８９を備えてもよい。この態様では、複数備えられたすべてのノズル先端部６の開口部６６を内包して形成される周囲長最小の領域の内部に異形部品ＰＪの重心Ｇ３が位置するように構成する。さらに、複数備えられたすべてのノズル先端部６の開口部６６を内包して形成される周囲長最小の領域の重心位置が、１つのみ備えられた当接面８９の内部に含まれるように構成する。具体的な配置例として、異形部品ＰＪの重心Ｇ３を内部に含むように１つの当接面８９を配置し、この当接面８９の周りに複数組のノズル先端部６および弾性筒部材７を回転対称に配置する。

【0059】

また、上記した４つの態様において、当接面（８９、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）の材質は、前記したウレタンゴムの他に、異形部品ＰＪに適合する硬質プラスチック製や金属製であってもよい。上記した各態様では、第１実施形態と同様の効果が生じる。すなわち、１組または複数組のノズル先端部６および弾性筒部材７で発生する吸着力が、効果的に異形部品ＰＪの重心Ｇ３に作用する。さらに、異形部品ＰＪが吸着されたときの高さ位置および水平姿勢が安定化される。

【0060】

第１実施形態および応用例の吸着ノズル５および部品装着機１において、ノズル先端部６の外周に設けられた弾性筒部材７は、その先端面７１が部品（インターポーザ部品ＰＩ、異形部品ＰＪ）の被吸着面ＳＰに押し当てられたときに被吸着面ＳＰの凹凸形状（バンプＢＰ）に倣うように弾性変形して密着し、負圧エアのリークを抑制する。これにより、吸着ノズル５は、被吸着面に凹凸形状をもつ部品（インターポーザ部品ＰＩ、異形部品ＰＪ）を確実に、かつ安定して吸着することができる。

【0061】

５．第２実施形態の吸着ノズル５Ａ
次に、第２実施形態の吸着ノズル５Ａについて、図１２および図１３を参考にして、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第１実施形態では、ノズル先端部６と当接部材（８１、８３、８５）が別体とされていた。第２実施形態では、図１２に示されるように、吸着ノズル５Ａは、ノズル本体部５１の取り付け座部５４の下側に６組のノズル先端部６Ａおよび弾性筒部材７を有し、３つの当接部材（８１、８３、８５）が省略される。そして、ノズル先端部６Ａが当接部材を兼ねる。

【0062】

さらに、第２実施形態において、弾性変形していない弾性筒部材７の先端面７１（図１３に破線で示す）と開口部６６との距離を表す第三寸法Ｌ３は、第１実施形態の第二寸法Ｌ２よりも小さく、かつ、第一寸法Ｌ１と同程度もしくは第一寸法Ｌ１よりも少し大きめに設定される。そして、吸着ノズル５Ａを用いたインターポーザ部品ＰＩの吸着処理において、弾性筒部材７が弾性変形したときに、ノズル先端部６Ａの開口部６６が被吸着面ＳＰのバンプＢＰに当接する。つまり、開口部６６は、弾性筒部材７の内部に負圧エアを供給する機能に加えて、当接部材の当接面の機能を果たす。

【0063】

第２実施形態において、第１実施形態と同様、吸着ノズル５Ａは、インターポーザ部品ＰＩを確実に、かつ安定して吸着することができる。かつ、６組のノズル先端部６Ａおよび弾性筒部材７で発生する吸着力が効果的にインターポーザ部品ＰＩの重心Ｇ１に作用する。さらに、６つのノズル先端部６Ａの開口部６６がバンプＢＰに当接することにより、インターポーザ部品ＰＩが吸着されたときの高さ位置および水平姿勢が安定化される。

【0064】

６．実施形態の応用および変形
なお、第１実施形態で説明した位置調整部７３は、省略してもよい。また、ノズル先端部６は、フランジ部６２および錘状部６４の少なくとも一方が省略されてもよく、大径軸部６１と小径軸部６３とが同寸法でもよい。ノズル先端部６の最も簡易な形状は、単純な筒形状で内部に内部流路６５をもち、先端に開口部６６をもつ構成である。さらに、弾性体４Ｇは、第１実施形態ではノズル保持部４８の側に設けられているが、吸着ノズル５の側に設けることもできる。例えば、フランジ部５２に結合された外筒部、および取り付け座部５４に結合され外筒部に対して摺動する内筒部により軸部５３を構成し、フランジ部５２と取り付け座部５４との間に伸縮する弾性体４Ｇを設け、フランジ部５２（ノズル保持部４８）に対する取り付け座部５４の相対高さを変更可能とすることができる。

【0065】

また、第１実施形態およびその応用例において、当接面（８９、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）は平面とされているが、これに限定されない。つまり、当接面（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）は、インターポーザ部品ＰＩや異形部品ＰＪの当接箇所の表面形状に応じて、ＳＲ形状（球面の一部）などの曲面形状とされてもよい。さらに、第１実施形態の応用例において、吸着ノズル５の当接面（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）を省略し、ノズル先端部６を第２実施形態で説明した「当接部材を兼ねるノズル先端部６Ａ」に置き換えてもよい。また、吸着ノズル５を装着ヘッド４３に固定的に設けるとともに、テープフィーダ３１を省略して、インターポーザ部品ＰＩのみを吸着対象とする専用の部品装着機１としてもよい。第１および第２実施形態は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

【符号の説明】

【0066】

１：部品装着機 ２：基板搬送装置 ３：部品供給装置 ３５：トレイ式フィーダ ４：部品移載装置 ４３：装着ヘッド ４８：ノズル保持部 ４９：保持筒 ４Ｇ：弾性体 ４Ｈ：昇降駆動部 ５、５Ａ：吸着ノズル ５１：ノズル本体部 ６、６Ａ：ノズル先端部 ６６：開口部 ７：弾性筒部材 ７１：先端面 ７３：位置調整部 ８１、８３、８５：当接部材 ８９、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ：当接面 Ｋ：基板 ＰＩ：インターポーザ部品 ＢＰ：バンプ ＳＰ：被吸着面 ＰＪ：異形部品 Ｌ１：第一寸法 Ｌ２：第二寸法 ＡＮ、ＡＮ２、ＡＴ、ＡＴ２：周囲長最小の領域 Ｇ１：重心 Ｇ２：重心位置 Ｇ３：重心 Ｇ４：重心位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】